高速公路涵洞结构受力模式及实用减荷技术研究

摘要

近年来,随着交通基础建设的快速发展,我国的高速公路从人口密集的平原区向人口稀少的山区延伸,这使得修建的高填方涵洞越来越多,为确保涵洞的安全使用,需要正确的分析、计算涵洞结构,而其中的关键就是如何正确的计算涵项垂直土压力;另外,如何采取合适的涵顶减荷措施,保证涵洞结构的安全与经济,这都具有重要的研究意义。本文结合厦门至成都高速公路湖南段中的高填方涵洞工程,进行现场试验,以土工格栅作为填土加筋材料,测试分析涵顶填土在有、无加筋的情况下的涵项垂直土压力,再建立相应的数值模型进行分析,取得的主要研究成果如下:
　　 ⑴在涵项填土未加筋情况下,现场测试和数值模拟计算的结果都表明:当填土高度达到一定值后,涵顶垂直土压力明显大于理论值(σ=γH),对于高填方涵洞仍采用理论值计算是偏于不安全的。
　　 ⑵通过数值模拟分析涵项垂直土压力的影响因素,结果表明：沟谷边坡坡度越陡,涵顶垂直土压力越小；基础开挖宽度越小,涵项垂直土压力越小；填土的重度γ越小,涵顶垂直土压力系数越小；填土的弹性模量E越大,涵顶垂直土压力系数越小。
　　 ⑶在涵项填土加筋情况下,现场测试和数值模拟计算的结果都表明：当填土高度达到一定值后,涵顶垂直土压力明显小于理论值(σ=γH),涵顶填土中铺设土工格栅起到了很好的减荷作用。
　　 ⑷通过数值模拟分析加筋减载的影响因素,结果表明：铺设土工格栅的层数越多,涵项垂直土压力越小；铺设土工格栅的间距越小,涵顶垂直土压力越小。